La gente siempre ha considerado al relámpago como un arma de los dioses. Entre los antiguos griegos, Zeus el Tronador gobernaba los rayos, y entre los hindúes, el rey del cielo, Indra. Los antiguos vikingos, que habían comido agáricos de mosca, distinguieron claramente el puño relámpago de Thor en el cielo. Los eslavos de mente amplia generalmente armaban a todos con electricidad, desde el dios pagano Perun hasta el profeta cristiano Ilya. En todas las religiones se pueden encontrar referencias al poder excepcional del arma del trueno.
En la mitología india, Indra golpeó a la serpiente gigante Vritra, forjada por herreros subterráneos con un rayo-vajra, enredado en las aguas de la tierra. El dispositivo de cualquier arma buena generalmente se mantiene en profundo secreto; los rayos no son una excepción. Aunque la gente ha aprendido al menos a protegerse de los rayos (a costa de la vida de varios probadores de pararrayos), todavía somos incapaces de reproducir este fenómeno eléctrico aparentemente simple. Los dioses guardan celosamente sus secretos. Los desarrolladores modernos de armas de rayos solo pueden preguntarse cómo la antigua India técnicamente atrasada pudo establecer la producción industrial de vajras.
Tres caras de rayo
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Antes de intentar averiguar si es posible en la vida real repetir la experiencia militar de los dioses indios, resumimos brevemente lo poco que conoce la humanidad sobre los rayos. En la naturaleza, existen tres tipos de descargas eléctricas gigantes, que van acompañadas de destellos en la atmósfera y truenos. La mayoría de las veces vemos un rayo lineal, un poco menos su subespecie: un rayo plano, que no golpea el suelo, sino que corre a lo largo de la superficie de las nubes de tormenta. A veces se puede observar un rayo claro, que es una cadena de puntos que brillan intensamente. Y es bastante raro encontrar un relámpago de bola infame. Solo los rayos lineales están relativamente bien estudiados. Casi nada se sabe sobre los otros dos. En condiciones de laboratorio, fue posible obtener solo similitudes de descargas de rayos, corona y resplandor. Lo único que tienen en común con los relámpagos reales esque también consisten en plasma.
Como establecieron Franklin y Lomonosov en el siglo XVIII, el rayo lineal es una chispa larga. Se desconoce el mecanismo exacto de su aparición. Una de las teorías del rayo dice que antes de que comience una tormenta, las áreas locales de la tierra se cargan positivamente y los bordes inferiores de las nubes se cargan negativamente. Esto se debe a que las gotas de agua que saturan el aire previo a la tormenta adquieren una carga negativa bajo la influencia del campo eléctrico de la Tierra. Dado que nuestro planeta en general también tiene una carga negativa, bajo la acción de su campo, las gotas cargadas negativamente se mueven hacia las nubes y las gotas positivas hacia la tierra, donde se acumulan creando regiones cargadas.
Según otra teoría, las cargas atmosféricas se separan durante el ciclo del agua en la naturaleza. Los iones libres cargados positiva y negativamente se "adhieren" a las partículas de aerosol de vapores, que siempre abundan en la atmósfera debido a la radiación natural y los rayos cósmicos. En las partículas de aerosol cargadas, a medida que ascienden en corrientes de aire ascendentes, crecen gotas de agua. La condensación de agua alrededor de partículas cargadas negativamente es decenas de miles de veces más rápida, por lo que las gotas son más pesadas y vuelan más lento. Como resultado de este proceso, las partes inferiores de las nubes se cargan negativamente y las partes superiores se cargan positivamente. En este caso, la parte inferior de la nube "dirige" una carga positiva al área de la tierra ubicada debajo de ella.
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Hay otras teorías sobre la ocurrencia de condiciones previas a la tormenta. Sea cual sea la realidad, lo principal es que como resultado, de la superficie terrestre y la nube, se obtiene algo así como el monstruoso tamaño de un condensador, entre cuyas placas está a punto de colarse una descarga. Pero incluso el aire saturado con vapor de agua es un dieléctrico, es decir, conduce la electricidad débilmente. Los canales de plasma desempeñan el papel de cables gigantes que conectan las nubes con la superficie de la tierra. En algún momento, grupos de partículas ionizadas débilmente luminosas y casi invisibles, los líderes, comienzan a moverse desde las nubes hacia la Tierra a una velocidad de varios cientos de kilómetros por segundo. Los caminos de los líderes tienden a ser zigzagueantes. Cada líder en su camino ioniza moléculas de aire, creando un canal de plasma con mayor conductividad. Cerca de la superficie, cada vez más ramas conductoras, serpentinas, corren en diferentes direcciones desde el líder. Tan pronto como el líder llega al suelo, una descarga inversa (también conocida como principal) brillando intensamente corre a través del canal que ha tendido.
La velocidad de la descarga principal es cien veces mayor que la del líder. En consecuencia, el flash dura una fracción de segundo. Logramos notar el rayo porque las descargas se repiten varias veces. Debido a los intervalos de tiempo entre ellos, al observador le parece que el rayo está parpadeando. El diámetro del líder puede alcanzar varios metros, pero el grosor de la descarga no supera varios centímetros. El diagrama anterior de un rayo lineal explica mucho, pero no todo. Si el rayo es una descarga, ¿por qué ocurre con intensidades de campo eléctrico muy bajas (a escala planetaria)? O, por ejemplo, ¿por qué los rayos caen 100 km de largo o más, pero nunca más cortos de cientos de metros?
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El comportamiento de los rayos claros es aún más misterioso. Estos rayos se parecen a los ordinarios, solo que por alguna razón se dividen en segmentos luminosos separados, separados por constricciones oscuras. Es muy similar a las cuentas brillantes que se extienden por el cielo. Se desconoce quién y qué "exprime" el rayo. En este sentido, se han creado muchas teorías, pero ninguna de ellas permitió obtener en condiciones de laboratorio algo ni remotamente similar a un rayo claro. Y finalmente, la reina de la pelota es la siniestra bola de fuego. El comportamiento de los relámpagos en bola, según varios científicos, a veces se encuentra generalmente "más allá de las leyes de la ciencia". Ball Lightning se clasificó con éxito, dividiéndose, como seres vivos, en clases, familias, especies y subespecies, pero no pudieron comprender su naturaleza interna.
Se sabe que la mayoría de las veces se originan cuando cae un rayo ordinario. Pero a veces surgen espontáneamente. El diámetro de un rayo promedio varía de 10 a 30 cm y brillan como bombillas de 100 vatios. Basándose en el nivel de brillo y tamaño, los científicos hicieron suposiciones sobre la masa de un rayo de bola (6-7 g), su energía (10,000 J, que corresponde aproximadamente al consumo de energía de 10 hornos eléctricos domésticos) y la temperatura (300-4500C).
Por desgracia, estas evaluaciones tampoco nos acercan a desentrañar los secretos del rayo esférico, apodado rayo asesino por su tendencia a "atacar" a las personas. Los pocos sobrevivientes del encuentro con la bola de fuego dicen que no sintieron el calor saliente a corta distancia. Entonces, ¿de qué 4000 ° C teórico, se pregunta, podemos hablar? Y a veces sucedió que después de la explosión de un rayo diminuto, de 5-6 cm de diámetro, quedó la destrucción, lo que ocurre cuando se libera energía por encima de un millón de julios. La forma de movimiento de los relámpagos en bola despierta una gran curiosidad. Por lo general, su velocidad es de varios centímetros por segundo; simplemente flotan en corrientes de aire. Pero a veces, sin ningún motivo, con total calma, de repente saltan del lugar como locos y "se apresuran" en una dirección u otra. La mayoría de las veces, a personas o animales.
Arma relámpago
Aunque no entendemos los rayos, se puede argumentar que si podemos recrear con precisión las condiciones para su aparición, se pueden obtener artificialmente. Quizás, incluso se puedan usar rayos artificiales (después de todo, para controlar un mecanismo complejo, no es en absoluto necesario comprender a fondo su estructura). Volvimos a la pregunta planteada al principio del artículo. ¿Cómo crear un arma de los dioses? En otras palabras, ¿qué necesitaba Indra para freír el Vritra? Para empezar, digamos que Indra estaba usando un rayo de línea regular. A juzgar por la descripción, el efecto de usar el vajra se parecía más a su golpe. En consecuencia, el dios indio tuvo que abastecerse de una poderosa reserva de carga electrostática.
Se suponía que el campo eléctrico entre Indra y la astuta serpiente era de unos mil millones de voltios. La capacidad de tal capacitor indro-vritra será igual a aproximadamente una milésima parte de la capacidad de la tierra, y la energía se saldrá de escala por cien mil millones de voltios. La corriente que fluía entre Indra y la serpiente era de decenas de millones de amperios. Esto es suficiente para derretir un portaaviones. Pero Vritra tenía que estar conectado a tierra de manera más confiable. Con esto (hay que rendir homenaje a los hindúes) Indra no se perdió. Los frescos antiguos lo representan volando alto en las nubes, mientras que Vritra, por el contrario, yace en un suelo húmedo. Finalmente, el dios tuvo que crear un canal de plasma entre su almacenamiento de electricidad y Vritra, inventando un reemplazo para el líder. La llama de un quemador de gas de varios kilómetros de largo sería adecuada aquí (como muchoscomo lo fue antes del oponente de Indra) o un poderoso rayo láser. Puede arreglárselas con medios más simples, por ejemplo, un plato parabólico gigante. Si hace su diámetro un poco más de un kilómetro, puede encender un potente rayo de sol, que ioniza el aire. En principio, es posible hacer todo esto. ¿Pero cuánto costará? Tenemos que admitir que los antiguos tenían razón: el rayo es el arma de los dioses.
Yuri Granovsky
